Člen skupiny
CZ | EN

Hlína a jíl v české inženýrskogeologické praxi

Hlína a jíl v české inženýrskogeologické praxi

25. 5. 2020

Cenou akademika Quida Záruby pro mladé inženýrské geology a geotechniky byly za rok 2019 oceněny mimořádné práce Segmentové ostění tunelů ražených mechanizovanými štíty Jana Faltýnka a Hlína a jíl v české inženýrskogeologické praxi Terezy Šmejkalové, jejíž text si můžete stáhnout níže, pod stručným shrnutím závěrů práce 

Problematičnost terminologie jemnozrnných zemin 

Zatímco zatřídění zeminy na základě laboratorních výsledků je možné provést podle konkrétní normy zpravidla zcela jednoznačně, u slovního popisu jde o individuální rozhodnutí, které závisí na odborném zázemí řešitele, jeho zkušenostech, délce praxe i ochotě přizpůsobovat svůj přístup obměnám normové základny a novinkám v oboru. Velmi specifická je situace zejména u pojmů „hlína“ a „jíl“, resp. „hlinitý“ a „jílovitý“. Tyto termíny nesou několik vrstev významů, které se překrývají pouze částečně, přičemž představy o míře tohoto překryvu se mezi odbornou veřejností různí. Kořeny tohoto problému lze vysledovat až k Arthurovi Casagrandemu, který před více než sedmdesáti lety poněkud nešťastně standardizoval u jemnozrnných zemin stejná označení pro dvě hlavní významové vrstvy: zrnitostní frakce a členění z hlediska plasticity. Situaci dále komplikuje ještě existence třetí významové vrstvy, v práci nazývané „idea“. Ta zahrnuje nejrůznější představy o chování dané zeminy v terénu: „hlína skřípe v zubech“, „jíl je lesklý“ ap. Některé z nich se předávají mezi kolegy, jiné jsou či byly ukotveny i v technických normách. (Poslední, čtvrtou vrstvu, může představovat mineralogický rozměr pojmu „jíl“.)

Jak spolu souvisejí zrnitostní frakce a třídy plasticity? 

Casagrandeho klasifikace se postupně vyvinula do podoby známé pod označením USCS (Unified Soil Classification System) a byla převzata do řady norem po celém světě, včetně naší republiky – aktuálně je ukotvena v ČSN P 73 1005. Totožné označení zrnitostních frakcí a plasticitních tříd dle USCS navozuje určitý implicitní dojem, že hranice 0,002 mm a čára A rozdělují jemnozrnné zeminy v zásadě obdobným způsobem. Podobně může působit i koexistence postupů terénní (tj. ideové) identifikace a laboratorní (tj. plasticitní) klasifikace v rámci jediné normy – aktuálně např. v ČSN EN ISO 14688 či dříve v ČSN 72 1001. Míra překryvu mezi zrnitostním, plasticitním a případně též ideovým hlediskem bývá ovšem dle osobních zkušeností autorky spíše nižší, tento dojem však v českém prostředí dosud nebyl doložen žádnými skutečnými daty. Prvním výzkumným záměrem práce tak bylo zjistit, jaké jsou skutečné charakteristiky našich zemin, pokud jde o zrnitost, plasticitu a jejich vzájemný vztah. Druhým záměrem pak bylo ověřit, nakolik tuto realitu reflektuje skutečná praxe a kterým směrem se přiklánějí terénní popisy řešitelů.

Pro zjištění skutečných charakteristik našich zemin byl analyzován velký soubor vzorků

Těžištěm práce je analýza souboru 1371 vzorků zemin z České a okrajově též Slovenské republiky. Vzorky byly vybrány tak, aby co nejreprezentativněji zastupovaly různé složky našeho pestrého horninového prostředí. Pro každý vzorek bylo stanoveno, zda jde o jíl, nebo o hlínu, a to jak z hlediska zrnitosti (podle převažující složky jemnozrnné frakce), tak z hlediska plasticity (podle pozice vzhledem k čáře A v plasticitním diagramu). Ke každému vzorku byla také v dokumentaci provedených sond, inženýrskogeologickém řezu nebo závěrečné zprávě dohledána a přiřazena geneze v podobě zjednodušeného označení (v práci uváděného pod názvem „geotyp“). Tato data byla následně analyzována a prezentována formou grafů a tabulek.

Z hlediska zrnitosti u nás výrazně převažují hlíny, z hlediska plasticity pak jíly

Z hlediska zrnitosti u nás dle provedené analýzy výrazně převažují hlíny, z hlediska plasticity výrazně převažují jíly. Zeminy, které jsou zrnitostně hlínami a zároveň plasticitně jíly, se u nás vyskytují výrazně nejčastěji a lze je obecně očekávat v podílu odpovídajícím zhruba tří čtvrtinám vzorků. Zeminy pojmenované podle obou hledisek shodně (jíl–jíl a hlína–hlína) jsou zastoupené navzájem přibližně obdobně a dohromady zaujímají zhruba čtvrtinový podíl; zeminy, které jsou zrnitostně jíly a plasticitně hlínami, se vyskytují ve zcela zanedbatelném množství. Zastoupení jednotlivých podtypů zemin podle těchto kritérií zrnitosti a plasticity (v práci bylo zavedeno označení „MC typy“) se liší pro materiály různé geneze a na různých lokalitách. Jako dobrý ukazatel při zkoumání této proměnlivosti se jeví podíl typu MzCp (zrnitostně hlína, plasticitně jíl), který ve většině zkoumaných geotypů výrazně převažoval. Nižší než poloviční zastoupení a převahu jiného MC typu jevily v rámci zkoumaných geotypů pouze materiály z regionu terciérních neovulkanitů (převažujícím MC typem zde byly u vulkanických i lakustrinních materiálů zrnitostně i plasticitně hlíny), dále terciérní sedimenty severočeské hnědouhelné pánve a křídové sedimenty třeboňské pánve (převažujícím MC typem byly v obou případech zrnitostně i plasticitně jíly). Řada vzorků zejména v ostatních geotypech, která vyšla plasticitně jako hlíny, ležela velmi těsně pod čárou A a od zbylých vzorků z daného mračna bodů se ve skutečnosti odlišovala pouze minimálně.

Tyto závěry byly porovnány s obecným povědomím o dané problematice a aktuální praxí

Zjištění z analýzy laboratorních dat byla následně porovnána s obecným povědomím o dané problematice a aktuální praxí v oboru prostřednictvím dotazníkového šetření. Svoje názory a zkušenosti poskytlo 31 řešitelů s různou odbornou zkušeností a působících v různých oblastech České republiky. Tento vzorek odborné obce je výrazně méně reprezentativní, než tomu bylo u souboru vzorků zemin v předchozí části práce, a proto neumožňuje detailnější statistickou či sociologickou analýzu. Výsledky šetření nicméně velmi dobře dokládají pestrost přístupů k problematice, šíři spektra názorů na vhodný způsob jejího uchopení i různou míru všímavosti a informovanosti řešitelů, pokud jde o četnosti MC typů.

Výsledky šetření doložily pestrost přístupů k problematice

Z vyhodnocení odpovědí vyplývá, že nejednoznačnost termínů geologové zpravidla dobře vnímají, volí ovšem velmi pestré prostředky k jejímu řešení a nemají vždy úplně přesnou představu o skutečných rozměrech a charakteru problému. Pojmy „jíl“ a „hlína“ v popisech každý řešitel používá po svém. Mezi respondenty byli přibližně rovnoměrně zastoupeni zastánci všech tří identifikovaných hledisek (zrnitost, plasticita, idea). Prvotní terénní dojem dále může a nemusí být upraven podle předpokládané geneze, laboratorního zatřídění zeminy, ale i archivních údajů a dalších faktorů. Na zapracování výsledků z laboratoře klade část respondentů velký důraz, zatímco pro další jde jen o dílčí informaci, které svůj popis nechtějí podřizovat. Čtenář inženýrskogeologické dokumentace by tak neměl předpokládat, že její autor chápe pojmy „jíl“ a „hlína“ přesně stejně jako on sám – každý z přístupů zmíněných výše byl doložen minimálně u čtvrtiny respondentů. Dvě otázky dotazníku byly zaměřeny na testování odhadu respondentů, pokud jde o četnost výskytu různých MC typů, tedy míru překryvu zrnitostního a plasticitního hlediska. „Správně“ (tj. v souladu s laboratorními daty pro většinu definovaných geotypů) na obě otázky zároveň odpovědělo pouze 5 respondentů z 29. Přestože z analýzy laboratorních dat vyplývá proměnlivost poměrů MC typů v závislosti na genezi a lokalitě, v odhadech respondentů nebylo možné vysledovat vliv jejich regionů působnosti a zdá se, že větší roli mohou hrát jiné faktory, např. délka praxe.

Doporučení pro praxi

V odpovědích respondentů nelze zjistit žádný výrazně dominantní přístup k vytváření slovního popisu, který by bylo možné označit za aktuální český úzus. I toto zjištění samo o sobě už představuje podstatnou informaci, která je pro tuto problematiku ostatně velmi charakteristická. Je zjevné, že jakákoliv snaha vnést do aktuální praxe větší řád by se snadno mohla stát kontraproduktivní a že jak exaktní laboratorní data, tak osobní zkušenost a odborný nadhled řešitele mají v praxi své místo. Největší prostor pro vývoj situace tak lze nalézt v oblasti obecné informovanosti řešitelů, kteří dosud neměli k dispozici ani souhrnné údaje z laboratorních analýz, ani obecný přehled o přístupech používaných jinými geology, kteří nejsou jejich bezprostředními učiteli či kolegy. Zdá se vhodné, aby každý řešitel popisoval jemnozrnné zeminy co nejlépe podle svých vlastních zvyklostí, za využití svého rozhledu v dané problematice a s přihlédnutím k laboratorním datům – ale aby proces tvorby tohoto výsledného popisu, ať už bude jakýkoliv, po celou dobu vědomě kontroloval a následně ve zprávě alespoň stručně vysvětlil a okomentoval. Jen tak bude jeho dokumentace maximálně srozumitelná, využitelná a interpretovatelná všemi čtenáři zprávy, od objednatele až po jiné řešitele, a to případně i o řadu let později.




Přílohy:
ŠMEJKALOVÁ, Tereza. Hlína a jíl v české inženýrskogeologické praxi. Praha: SG Geotechnika a Česká asociace inženýrských geologů, 2020.